本發(fā)明屬于空間遙感，具體涉及一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星和空間相機(jī)的微小型化是當(dāng)前空間遙感領(lǐng)域的重要趨勢，是實(shí)現(xiàn)一箭多星技術(shù)，節(jié)約研制和發(fā)射成本，縮短研制周期的重要前提。微小型化與空間相機(jī)的觀測效能在一定程度上是相悖的，口徑與視場角的限制使得小型空間相機(jī)眾多功能單元的安裝與布置嚴(yán)重受限。

2、高光譜遙感對地物的精細(xì)分類和識(shí)別具有突出的優(yōu)勢，已經(jīng)成為天基偵查的重要技術(shù)手段，在地面和海上偽裝目標(biāo)及真假目標(biāo)的識(shí)別和分析方面發(fā)揮了重要作用。由于譜段設(shè)置和探測器匹配問題通常需要采用分光形式保證所有探測器的安裝空間，一般有視場分光和后工作距分光兩種方式。視場分光是指利用反射鏡將寬譜段光束分割成不同的成像區(qū)域，從而使不同譜段光束分別入射到相應(yīng)探測器上的一種分光形式，這種分光形式需要光學(xué)系統(tǒng)在分光方向具有足夠的視場，避免成像光束的遮擋；后工作距分光是在主光學(xué)系統(tǒng)的后工作距中采用一塊(或多塊)分色鏡，通過對譜段1反射，譜段2透射的形式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)寬譜段的分光。當(dāng)單片面陣探測器無法滿足有限視場大小時(shí)，則需要將兩種分光方式結(jié)合，從而導(dǎo)致光譜焦面緊湊且復(fù)雜；基于譜段配準(zhǔn)需求，各譜段探測器的位置對齊精度要求優(yōu)于2μm，共面度優(yōu)于5μm，對探測器拼接要求極高；由于多次分光需要足夠的工作距，高分辨工具顯微鏡的前工作距很難滿足操作要求，存在顯微鏡頭移動(dòng)時(shí)與焦面組件干涉的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種適用于空間體積受限、光路高度折疊、集成化，多片探測器的空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法包括以下步驟：

3、步驟一：將焦面支架通過一個(gè)雙面平行的工裝鋁塊固定于氣浮平臺(tái)上，使所述焦面支架的探測器安裝面呈水平狀態(tài)；

4、步驟二：將基準(zhǔn)立方鏡組件整體安裝在焦面支架的對應(yīng)位置上，使基準(zhǔn)立方鏡組件中的立方鏡三個(gè)垂直面構(gòu)成的坐標(biāo)系與焦面支架機(jī)械坐標(biāo)系平行，誤差不超過3″；

5、步驟三：將分色鏡組件安裝在焦面支架的對應(yīng)位置上，用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)其分色面，以所述基準(zhǔn)立方鏡構(gòu)成的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，修研所述分色鏡組件的分色鏡調(diào)整墊，使所述分色鏡組件的分色面在基準(zhǔn)立方鏡組件的基準(zhǔn)立方鏡構(gòu)成的坐標(biāo)系下的兩維空間角與設(shè)計(jì)值相比誤差均不超過3″；

6、步驟四：調(diào)整步驟三所述經(jīng)緯儀光軸角度，使所述經(jīng)緯儀發(fā)出的光線面陣高光譜相機(jī)的入射光線，入射角偏差不超過5″；

7、步驟五：將第一分光反射鏡組件安裝在焦面支架的對應(yīng)位置上；

8、步驟六：在第一分光反射鏡組件的第一分光反射鏡對應(yīng)的探測器接口平面處放置一個(gè)平面反射鏡，所述平面反射鏡的反射面與所述探測器接口平面接觸，修研所述第一分光反射鏡組件的底座，使得步驟四所述的經(jīng)緯儀經(jīng)該平面反射鏡的十字絲返回像與基準(zhǔn)十字絲重合，雙向誤差不超過2″；

9、步驟七：重復(fù)步驟五和步驟六的操作，對第二分光反射鏡組件進(jìn)行安裝；

10、步驟八：將所述焦面支架通過拼接工裝連接于三維精密調(diào)整架上，并固定于拼接儀鏡頭下，使得拼接儀可以觀測探測器完整靶面且與所述焦面支架空間不干涉；

11、步驟九：安裝第一光譜探測器組件，選取第一光譜探測器組件的面陣探測器光敏面的四個(gè)角點(diǎn)像元為拼接瞄準(zhǔn)對象，定義四個(gè)像元坐標(biāo)分別為(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)，以像元(0,0)為基準(zhǔn)通過離焦法測定其余三個(gè)像元的相對離焦量，修研第一光譜探測器組件的探測器調(diào)整墊，使得像元(1,0)與像元(0,0)共面，誤差不超過0.003mm，像元(1,1)與像元(0,1)共面，誤差不超過0.003mm，像元(0,1)與像元(0,0)相對離焦量以及像元(1,1)與像元(1,0)相對離焦量不超過0.003mm；

12、步驟十：重復(fù)步驟九，對第二光譜探測器組件、第三光譜探測器組件和第四光譜探測器組件進(jìn)行安裝，第二光譜探測器組件、第三光譜探測器組件和第四光譜探測器組件的修研與測量均以第一光譜探測器組件的四個(gè)角點(diǎn)像元為基準(zhǔn)；

13、步驟十一：調(diào)整步驟十安裝的第二光譜探測器組件、第三光譜探測器組件和第四光譜探測器組件的位置，使第一光譜探測器組件和第二光譜探測器組件按規(guī)定搭接像元數(shù)拼接成第一靶面；第三光譜探測器組件和第四光譜探測器組件按規(guī)定搭接像元數(shù)拼接成第二靶面；第一靶面和第二靶面雙向位置偏差不超過0.002mm，完成探測器拼接。

14、步驟二中所述的基準(zhǔn)立方鏡組件的安裝過程為：利用兩臺(tái)光軸正交布置的經(jīng)緯儀進(jìn)行輔助測量，通過修研所述基準(zhǔn)立方鏡組件的底座保證誤差精度。

15、步驟五所述的第一分光反射鏡組件安裝時(shí)，安裝第一分光反射鏡及其定位工裝鋁塊，通過所述定位工裝鋁塊的靠面保證第一分光反射鏡組件的分光反射鏡位置；

16、所述的定位工裝鋁塊包括兩個(gè)相互平行設(shè)置的安裝面和靠面，所述靠面相對安裝面居中設(shè)置，所述安裝面兩端設(shè)置有垂直安裝面的安裝孔。

17、步驟八所述的拼接工裝包括工裝安裝座以及垂直固定設(shè)置在工作安裝座上表面的固定框；所述固定框一側(cè)面為基準(zhǔn)鉛垂面1303，另一側(cè)面為斜面，上表面為基準(zhǔn)水平面；所述焦面支架的底面和所述拼接工裝的斜面固定連接。

18、步驟八所述的焦面支架在三維精密調(diào)整架上的調(diào)整過程為：利用所述三維精密調(diào)整架調(diào)整所述焦面支架，使所述基準(zhǔn)立方鏡的坐標(biāo)系與拼接儀坐標(biāo)系平行，誤差不超過5″，然后利用經(jīng)緯儀輔助測量，調(diào)整焦面支架沿拼接儀長軸方向旋轉(zhuǎn)角度θ，其余兩維角度不變，使得拼接儀可以觀測探測器完整靶面且與所述焦面支架空間不干涉。

19、步驟九中所述的相對離焦量δh由下式確定：

20、δh＝n×a×tanθ

21、式中：n為所述光譜探測器像元列數(shù)；

22、a為所述光譜探測器像元尺寸；

23、θ為步驟八所述的偏轉(zhuǎn)角度。

24、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法將空間交匯測量和自準(zhǔn)直光學(xué)測量方法應(yīng)用于焦面組件的精密定位，解決了緊湊型多片探測器空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接問題；采用了傾斜基準(zhǔn)法，解決了拼接時(shí)高分辨率工具顯微鏡前工作距不足的情形，特別適用于空間體積受限，光路較長且多次折疊的復(fù)雜焦面組件，具有原理簡單，精度高的特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，步驟二中所述的基準(zhǔn)立方鏡組件(11)的安裝過程為：利用兩臺(tái)光軸正交布置的經(jīng)緯儀進(jìn)行輔助測量，通過修研所述基準(zhǔn)立方鏡組件(11)的底座(302)保證誤差精度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，步驟五所述的第一分光反射鏡組件(3)安裝時(shí)，安裝第一分光反射鏡(301)及其定位工裝鋁塊(12)，通過所述定位工裝鋁塊(12)的靠面(1202)保證第一分光反射鏡組件(3)的分光反射鏡位置；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，步驟八所述的拼接工裝(13)包括工裝安裝座(1301)以及垂直固定設(shè)置在工作安裝座上表面的固定框(1302)；所述固定框(1302)一側(cè)面為基準(zhǔn)鉛垂面(1303)，另一側(cè)面為斜面(1304)，上表面為基準(zhǔn)水平面(1305)；所述焦面支架(1)的底面和所述拼接工裝(13)的斜面(1304)固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，步驟八所述的焦面支架(1)在三維精密調(diào)整架(17)上的調(diào)整過程為：利用所述三維精密調(diào)整架(17)調(diào)整所述焦面支架(1)，使所述基準(zhǔn)立方鏡的坐標(biāo)系與拼接儀(18)坐標(biāo)系平行，誤差不超過5″，然后利用經(jīng)緯儀輔助測量，調(diào)整焦面支架(1)沿拼接儀(18)長軸方向旋轉(zhuǎn)角度θ，其余兩維角度不變，使得拼接儀(18)可以觀測探測器完整靶面且與所述焦面支架(1)空間不干涉。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，其特征在于，步驟九中所述的相對離焦量δh由下式確定：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種空間面陣高光譜相機(jī)焦面組件的拼接方法，屬于空間遙感技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明的拼接方法借助由三維精密調(diào)整架和拼接儀組成的拼接設(shè)備以及拼接工裝和定位工裝鋁塊進(jìn)行拼接，同時(shí)拼接時(shí)，通過經(jīng)緯儀進(jìn)行對準(zhǔn)和定位；將基準(zhǔn)立方鏡組件、分色鏡組件、第一分光反射鏡組件、第二分光反射鏡組件、第一光譜探測器組件、第二光譜探測器組件、第三光譜探測器組件和第四光譜探測器組件依次安裝在焦面支架上。

技術(shù)研發(fā)人員：梅貴,胡長虹,苗健宇,王爽,馬致鵬,哈清華,胡慶龍,楊亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9